一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿及其制备方法技术

本发明专利技术特别涉及一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿及其制备方法，属于晶体材料加工技术领域，钙钛矿包括钙钛矿本体，钙钛矿本体至少一表面键合有钝化剂，钝化剂为PEAX，其中，X为Cl、Br和I中的至少一种；利用PEAX(卤化苯乙胺)对于钙钛矿表面悬挂键的钝化作用，减小表面的漏电流点，同时抑制了钙钛矿的离子迁移，降低钙钛矿光电探测器器件工作时的暗电流，提高了器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿及其制备方法
本专利技术属于晶体材料加工
，特别涉及一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿及其制备方法。
技术介绍
光电探测器是一种可以吸收特定波长光信号，并将它们立即转换成电信号的设备。针对对于光电探测器捕获的波长长短，光电探测器可以从红外探测到高能射线探测具有广泛应用的设备。具体的，光电探测器在光学成像、光通信、自动控制、生化传感等领域都有着重要且广泛的应用。因此，开发性能优越的光电探测器有很大的意义。半导体光电探测器可以分为光电导探测器、光伏型光电探测器和电荷耦合器件(CCD)。目前，商用的用于光电探测器的材料一般是基于硅、锗、铟、砷化镓、氮化镓等半导体材料的。针对于半导体材料吸收的波长长短，光电探测器可以从红外探测到高能射线探测具有广泛的应用前景。相比与上述市场上常规的应用于光电探测器的材料，卤素钙钛矿材料具有制备原料便宜，工艺简单等优点。而且其良好的光电特性，如高的载流子迁移率和较长的载流子寿命，高吸光系数，禁带宽度可调等，都为钙钛矿材料在光电领域快速发展和应用提供了基础。卤素钙钛矿自第一次作为太阳能电池材料被报道以来，到目前为止效率已经提高到了24％，这显示出其是一种极其具有潜力的下一代太阳能电池材料。申请人在专利技术过程中发现：钙钛矿材料本身还存在着一些问题，例如：钙钛矿材料制备过程中容易具有很多体缺陷和界面缺陷，当钙钛矿光电探测器处于工作状态时，钙钛矿材料中卤素离子会通过材料中的缺陷和晶界实现大范围迁移，和金属电极反应，造成钙钛矿光电探测器工作时暗电流漂移，同时钙钛矿材料的表面缺陷态会形成很多的漏电点，增加器件的暗电流，严重影响器件的性能。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿及其制备方法。本专利技术实施例提供了一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂，所述钝化剂为PEAX，其中，X为卤族元素Cl、Br和I中的至少一种。可选的，所述钙钛矿本体的钙钛矿材料的化学式为ABX3或A2CDX6，其中，A包括甲胺根阳离子、甲脒根阳离子和铯阳离子中的至少一种；B包括铅阳离子和锡阳离子中的至少一种；X包括氯阴离子、溴阴离子和碘阴离子中的至少一种；C包括银阳离子；D包括铋阳离子、锑阳离子和铟阳离子中的至少一种。基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿的制备方法，用以制备如上所述的用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，所述制备方法包括：获得PEAX；将所述PEAX溶于溶剂，获得PEAX溶液；将所述钙钛矿本体浸泡于所述PEAX溶液，获得初品；将所述初品以清洗剂进行清洗并晾干后，获得表面钝化的钙钛矿。可选的，所述溶剂包括无水异丙醇。可选的，所述PEAX溶液的浓度为1mg/mL-100mg/mL。可选的，所述PEAX溶液的浓度为20mg/mL。可选的，所述将所述钙钛矿本体浸泡于所述PEAX溶液中，浸泡时间为1min-30min。可选的，所述浸泡时间为5min。可选的，所述清洗剂包括甲苯溶液、氯仿和二氯甲烷中的至少一种。可选的，所述将所述初品以清洗剂进行清洗并晾干中，清洗时间控制在1min。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例提供的用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，钙钛矿包括钙钛矿本体，钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂，钝化剂为PEAX，其中，X为卤族元素Cl、Br和I中的至少一种；利用PEAX(卤化苯乙胺)对于钙钛矿表面悬挂键的钝化作用，减小表面的漏电流点，同时抑制了钙钛矿的离子迁移，降低钙钛矿光电探测器器件工作时的暗电流，提高了器件的性能。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶经PEABr处理前在显微镜下的光学照片；图2是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶经PEABr处理后在显微镜下的光学照片；图3是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶经PEABr处理前在365nm光激发下显微镜下的荧光照片；图4是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶经PEABr处理后在365nm光激发下显微镜下的荧光照片；图5是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶经PEABr处理后应用于器件测试的在1V偏压下的I-t曲线图。具体实施方式下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。申请人在专利技术过程中发现：钙钛矿材料本身还存在着一些问题，例如：钙钛矿材料制备过程中容易具有很多体缺陷和界面缺陷，当钙钛矿光电探测器处于工作状态时，钙钛矿材料中卤素离子会通过材料中的缺陷和晶界实现大范围迁移，和金属电极反应，造成钙钛矿光电探测器工作时暗电流漂移，同时钙钛矿材料的表面缺陷态会形成很多的漏电点，增加器件的暗电流，严重影响器件的性能。为此，申请人创造性的发现：采用三苯基氧化膦与钙钛矿晶体表面进行反应，能够降低器件暗电流，提高器件性能。根据本专利技术一种典型的实施方式，提供了一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一表面键合有钝化剂，所述钝化剂为PEAX，其中，X为Cl、Br和I中的至少一种；本实施例中，钙钛矿本体的钙钛矿材料的化学式为ABX3或A2CDX6，其中，A包括甲胺根阳离子MA+、甲脒根阳离子FA+和铯阳离子Cs+中的至少一种；B包括铅阳离子Pb2+和锡阳离子Sn2+中的至少一种；X包括氯阴离子Cl-、溴阴离子Br-和碘阴离子I-中的至少一种；C包括银阳离子Ag+；D包括铋阳离子Bi3+、锑阳离子Sb3+和铟阳离子In3+中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，其特征在于，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂，所述钝化剂为PEAX，其中，X为卤族元素Cl、Br和I中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，其特征在于，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂，所述钝化剂为PEAX，其中，X为卤族元素Cl、Br和I中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，其特征在于，所述钙钛矿本体的钙钛矿材料的化学式为ABX3或A2CDX6，其中，
A包括甲胺根阳离子、甲脒根阳离子和铯阳离子中的至少一种；
B包括铅阳离子和锡阳离子中的至少一种；
X包括氯阴离子、溴阴离子和碘阴离子中的至少一种；
C包括银阳离子；
D包括铋阳离子、锑阳离子和铟阳离子中的至少一种。


3.一种用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿的制备方法，用以制备如权利要求1或2所述的用于光电探测器的无表面缺陷的钙钛矿，其特征在于，所述制备方法包括：
获得PEAX；
将所述PEAX溶于溶剂，获得PEAX溶液；
将所述钙钛矿本体浸泡于所述PEAX溶液，获得初品；
将所述初品以清洗剂进行清洗并晾干后，获得表面钝化的钙钛矿。


4.根据权利要求3所述的用于光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐江，牛广达，朱劲松，杜鑫源，逄锦聪，赵杉，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42